Hãy thiết kế lộ trình tổng hợp p-nitrophenol bắt đầu từ benzene (tối đa 4 bước). Ghi rõ từng phản ứng, thuốc thử, điều kiện, giải thích chọn hướng thế và cách phân lập sản phẩm.

Để tổng hợp p-nitrophenol bắt đầu từ benzene, chúng ta có thể thực hiện lộ trình sau: ### Bước 1: Nitr hóa benzene - **Phản ứng:** Nitr hóa benzene để tạo ra nitrobenzene. - **Thuốc thử:** HNO3 (axit nitric) và H2SO4 (axit sulfuric). - **Điều kiện:** Duy trì nhiệt độ thấp (thường dưới 50°C) để tránh tạo ra các sản phẩm phụ. - **Giải thích:** Nitro nhóm (–NO2) là một nhóm điện hút mạnh, sẽ định hướng các phản ứng tiếp theo ở vị trí ortho và para, nhưng trong trường hợp này, do sự ưu tiên cho p-nitrophenol, ta sẽ thực hiện phản ứng tiếp theo ở vị trí para. ### Bước 2: Khử proton để tạo phenol - **Phản ứng:** Khử nitrobenzene thành phenol. - **Thuốc thử:** H2 (hydro) trong sự có mặt của chất xúc tác như Ni hoặc Pd. - **Điều kiện:** Nhiệt độ cao (thường khoảng 150-200°C). - **Giải thích:** Quá trình khử này sẽ tạo ra phenol từ nitrobenzene, cho phép chúng ta tiếp tục tổng hợp p-nitrophenol. ### Bước 3: Nitr hóa phenol - **Phản ứng:** Nitr hóa phenol để tạo p-nitrophenol. - **Thuốc thử:** HNO3 (axit nitric) loãng. - **Điều kiện:** Nhiệt độ dưới 50°C để tránh tạo ra các sản phẩm phụ ở vị trí ortho. - **Giải thích:** Phenol có thể được nitr hóa ở vị trí para với nitro nhóm, do phenol là nhóm điện tích âm, làm tăng mật độ điện tử tại vị trí này. ### Bước 4: Phân lập sản phẩm - **Phương pháp phân lập:** Sản phẩm p-nitrophenol có thể được phân lập bằng cách tinh chế bằng phương pháp kết tinh. Hòa tan hỗn hợp phản ứng trong nước nóng và để nguội chậm, p-nitrophenol sẽ kết tinh ra. - **Giải thích:** p-nitrophenol có độ tan hòa tan thấp trong nước nguội, nên sẽ tách ra khỏi dung dịch dưới dạng tinh thể. ### Kết luận Quá trình tổng hợp p-nitrophenol từ benzene đã được thực hiện qua 4 bước với các phản ứng hóa học cụ thể và thuốc thử rõ ràng. Sản phẩm cuối cùng có thể được tách ra và tinh chế dễ dàng từ dung dịch.